【表面功能化】南京航空航天大学沈一洲教授团队:长碳链饱和脂肪酸铈涂层的非润湿特性及耐久性研究

周恩奇, 沈一洲, 江家威, 等. 长碳链饱和脂肪酸铈涂层的非润湿特性及耐久性研究[J]. 表面技术, 2025, 54(18): 130-141.

ZHOU Enqi, SHEN Yizhou, JIANG Jiawei, et al. Non-wetting Characteristics and Durability Properties of Long Carbon Chain Saturated Fatty Acid Cerium Superhydrophobic Coatings[J]. Surface Technology, 2025, 54(18): 130-141.

目的 通过电化学沉积制备3种脂肪酸铈超疏水涂层，研究其非润湿特性、微观结构、化学成分及耐久性。方法利用硝酸铈六水合物、长链脂肪酸和无水乙醇为电解液，通过电沉积法制备。通过SEM、AFM、FTIR和XPS等表征分析各脂肪酸铈超疏水涂层的表面形貌和化学组分，借助接触角测量仪和高速相机研究不同超疏水涂层的静/动态非润湿性，并通过胶带剥离、砂纸磨损、化学溶液腐蚀和紫外光老化等测试研究超疏水涂层的自清洁、耐磨性和化学稳定性。结果 3种脂肪酸铈超疏水涂层的表面结构和化学组分存在差异，但均形成稳定均匀的微/纳米表面形貌，具备良好的超疏水、耐磨性和化学稳定性。其中，花生酸铈（C-20）表面的纳米条结构在沉积过程中会进一步交织团聚形成花椰菜状微结构，形成稳定的Cassie-Baxter润湿状态，固-液接触面积最小，捕获的空气最多，水接触角达(167.24±0.62)°，经50次剥离、2000 mm砂纸磨损、24 h腐蚀测试及48 h紫外老化测试后接触角仍大于150°，保持超疏水特性。结论 通过电沉积法制备的长链脂肪酸铈超疏水涂层均具有良好的超疏水性和耐久性，对更长碳链脂肪酸的研究也为制备超疏水材料提供了新思路，应用前景广阔。

关键词：脂肪酸铈；超疏水涂层；微纳米结构；非润湿性；耐久性

不同脂肪酸铈超疏水涂层的厚度测试（a）和AFM形貌（b）

不同超疏水涂层的XPS全谱、C 1s分谱和O 1s分谱

3种SHPS在耐磨性测试中的WCA变化图

超疏水涂层在pH=1的HCl溶液（a）、pH=13的NaOH溶液（b）和pH=7的NaCl溶液（c）中浸泡48 h测试中WCA的变化图

^{不同超疏水涂层在48 h紫外光老化后的WCA变化（a）及C-20涂层在紫外光老化前后的FTIR变化（b）}

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